电子技术发展.ppt

在方框图一级进行仿真、纠 错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。 然后用综合优化工具 生成具体门电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。 （三）EDA技术 （2） ASIC设计 ---- 现代电子产品的复杂度日益加深，一个电子系统可能由数万个中小规模集成电路构 成，这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题，解决这一问题的有效方法就是采用ASIC (Application Specific Integrated Circuits)芯片进行设计。 ASIC按照设计方法的不同可分 为：全定制ASIC，半定制ASIC，可编程ASIC（也称为可编程逻辑器件）。 （三）EDA技术 ---- 设计全定制ASIC芯片时，设计师要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则，最 后将设计结果交由IC厂家掩膜制造完成。 优点是：芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速 度快、功耗低。缺点是：开发周期长，费用高，只适合大批量产品开发。 （三）EDA技术 ---- 半定制ASIC芯片的版图设计方法有所不同，分为门阵列设计法和标准单元设计法，这 两种方法都是约束性的设计方法，其主要目的就是简化设计，以牺牲芯片性能为代价来缩短开发时 间。 ---- 可编程逻辑芯片与上述掩膜ASIC的不同之处在于：设计人员完成版图设计后，在实验 室内就可以烧制出自己的芯片,无须IC厂家的参与，大大缩短了开发周期。 （三）EDA技术 ---- 可编程逻辑器件自七十年代以来，经历了PAL、GAL、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中 CPLD/FPGA属高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门/片，它将掩膜ASIC集成度高的 优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发， 使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易的转由掩膜ASIC实现，因此开发风 险也大为降低。 （三）EDA技术 ---- 上述ASIC芯片，尤其是CPLD/FPGA器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。 （3） 硬件描述语言 ---- 硬件描述语言（HDL-Hardware Description Language）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。 （三）EDA技术 例如一个32位的加法器，利用图形输入软件 需要输入500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写一行A=B+C即可 早期的硬件描述语言，如ABEL-HDL、AHDL，是由不同的EDA厂商开发的，互 相不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。 （三）EDA技术 为了克服以上缺陷，1985年 美国国防部正式推出了VHDL(Very High Speed IC Hardware Description Language)语言， 1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准（IEEE STD-1076）。 ---- VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次,支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件 描述语言的功能，整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。 （三）EDA技术 VHDL 具有以下优点： VHDL的宽范围描述能力使它成为高层次设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功 能的实现与调试，只需花较少的精力用于物理实现。 VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计，灵活且方便，而且也便于设计 结果的交流、保存和重用。 （三）EDA技术 VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。 VHDL是一个标准语言，为众多的EDA厂商支持，因此移植性好。 （三）EDA技术 4．EDA技术的基本设计方法 （1） 电路级设计 ----电子工程师接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。 接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模 拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析。 （三）EDA技术 ---- 仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。 （2） 系统级设计 ----是一种高层次设计方法。是一种概念驱动式设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是 针对设计目标进行功能描述，由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中